植物の炭素/窒素制御による病原菌の感染様式に応じた抵抗性獲得機構の評価

• 研究課題/領域番号: 18K14728
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 前川 修吾 立教大学, 理学部, 助教 (80711209)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 植物免疫 / 栄養応答 / C/N応答 / 細胞死 / シロイヌナズナ / 植物病理 / 植物栄養 / 炭素/窒素バランス

研究成果の概要

本研究では植物の病原菌へのまだ知られていない抵抗方法の解明を目的として研究を実施した。寄生性病原菌に対する重要な抵抗手段である自発的細胞死が炭素/窒素バランス(C/N)が高いほど生じやすいことを示唆する結果を得た。また、腐敗性病原菌に対してはその逆にC/Nが低いほど抵抗性が高いことを示唆する結果を得た。また、リボソーム生合成因子に着目した解析から、C応答とリボソームストレス応答との強い関係を支持する結果を得た。本研究によって、植物のC/Nが病害応答における重要な要因であることを示唆するとともに、リボソームストレス応答がC応答に影響を与える要因であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究が着目したC/N制御による病害抵抗性の駆動という概念が確立されれば、植物－微生物間相互作用に関する研究を行う上で、植物のC/Nを常に適切にコントロールすることが、実験の再現性を得るうえで重要であることを知らしめることになる。また、本研究を発展させることによって、病原体感染時における抵抗性の駆動のためのC/N調整能力を高める手法が確立されれば、食糧生産性の向上などへの貢献が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] The TGN/EE SNARE protein SYP61 and the ubiquitin ligase ATL31 cooperatively regulate plant responses to carbon/nitrogen conditions in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoko Hasegawa, Thais Huarancca Reyes, Tomohiro Uemura, Anirban Baral, Akari Fujimaki, Yongming Luo, Yoshie Morita, Yasushi Saeki, Shugo Maekawa, Shigetaka Yasuda, Koki Mukuta, Yoichiro Fukao, Keiji Tanaka, Akihiko Nakano, Junpei Takagi, Rishikesh P Bhalerao, Junji Yamaguchi, Takeo Sato
  • 雑誌名: THE PLANT CELL 巻: 34 号: 4 ページ: 1354-1374
  • DOI: 10.1093/plcell/koac014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ribosome biogenesis factor OLI2 and its interactor BRX1-2 are associated with morphogenesis and lifespan extension in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2021)
  • 著者名/発表者名: Shugo Maekawa, Shuichi Yanagisawa
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 38 号: 1 ページ: 117-125
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.1224a
  • NAID: 130008002860
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 年月日: 2021-03-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The bRPS6-Family Protein RFC3 Prevents Interference by the Splicing Factor CFM3b during Plastid rRNA Biogenesis in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagashima Yumi、Ohshiro Katsutomo、Iwase Akiyasu、Nakata Miyuki T.、Maekawa Shugo、Horiguchi Gorou
  • 雑誌名: Plants 巻: 9 号: 3 ページ: 328-328
  • DOI: 10.3390/plants9030328
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Overexpression of a Brix Domain-Containing Ribosome Biogenesis Factor ARPF2 and its Interactor ARRS1 Causes Morphological Changes and Lifespan Extension in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: Shugo Maekawa, Yoshiaki Ueda, Shuichi Yanagisawa.
  • 雑誌名: Front. Plant Sci. 巻: 9 ページ: 1177-1177
  • DOI: 10.3389/fpls.2018.01177
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] シロイヌナズナIMPDHとリボソームストレスの関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、西川幾音、堀口吾朗
  • 学会等名: 日本植物学会第85回大会
• [学会発表] Destabilization of RPL12B by ubiquitin ligase SZK2-mediated ubiquitination is required for ribosome stress response (2021)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、五十嵐幹太、深田かなえ、高原正裕、塚谷裕一、堀口吾朗
  • 学会等名: 第62回日本植物生理学会
• [学会発表] リボソームストレスシグナル伝達の鍵因子RING型ユビキチンリガーゼSZK2とリボソームタンパク質RPL12Bの関係 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、五十嵐幹太、深田かなえ、高原正裕、塚谷裕一、堀口吾朗
  • 学会等名: 日本植物学会第84回大会
• [学会発表] シロイヌナズナrfc3変異における側根形成異常にはリボソームストレス応答因子SZK1が関与する (2020)
  • 著者名/発表者名: 堀口吾朗、長嶋友美、前川修吾、中田未友希、塚谷裕一
  • 学会等名: 日本植物学会第84回大会
• [学会発表] リボソームストレスシグナル伝達の鍵因子RING型ユビキチンリガーゼSZK2とリボソームタンパク質RPL12Bの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、五十嵐幹太、深田かなえ、高原正裕、西村奎亮、塚谷裕一、堀口吾朗
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会
• [学会発表] リボソーム生合成因子ARPF2とその相互作用因子ARRS1が植物の形態形成に果たす役割の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、植田佳明、柳澤修一
  • 学会等名: 第37回日本植物細胞分子生物学会 (京都) 大会
• [学会発表] 植物リボソームストレスのシグナル伝達因子SZK2とRPL12Bの相互作用の意義 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、五十嵐幹太、深田かなえ、高原正裕、塚谷裕一、堀口吾朗
  • 学会等名: 日本植物学会第83回大会
• [学会発表] リボソームストレスシグナリングにおけるリボソームタンパク質RPL12B及びRING型ユビキチンリガーゼSZK2の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、深田かなえ、高原正裕、塚谷裕一、堀口吾朗
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会
• [学会発表] as2 rpl4d二重変異体における葉の背軸化を抑圧するrpl12b及びszk2変異に関する解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、深田かなえ、高原正裕、塚谷裕一、堀口吾朗
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [備考] 立教大学 理学部 生命理学科 分子植物発生学研究室
  • URL: https://sites.google.com/rikkyo.ac.jp/rikkyo-horiguchi-lab/home?authuser=0